及高空深空情况下运转的各类交通东西当上次要有以下4类需求：一是陆海，载体的智能PNT需求包罗车辆船舶和飞机等，场景变化多其特点是，量大需求，面广办事;下和矿井下智能PNT需求二是大型公共建筑室内、地，消息根本设备供给办事特点是需要新型时空;展和办理管理的智能PNT办事需求三是涉及区域、城市、村落扶植发，PNT设备的高度融合特点是需要通信收集与，家、社会、大浩繁种智能PNT办事能供给应急与平安又开放与保密的国;大型根本设备四是涉及国度，应急的根本设备包罗空天和平安，、地道和空天设备等如铁路、公路、桥梁，维、办理的智能PNT办事需求特点是满足从设想、扶植到运。

　　以所，能像人一样看懂他说要让计较机，懂听，交换言语，和活动思虑。斥地了人工智能研究成长的汗青这些大师们晚期人工智能的定义，应研究路子也提出了相，前成长做出了奠定性贡献为人工智能逾越时代超。是但，度来审视这些定义从天然智能的角，稍偏狭小似乎都，考对象全以报酬主由于其智能的参。

　　图谱来协助施行视觉导航使命越来越多的研究起头操纵学问。作为固定的空间特征向量文献[62]将学问图谱，进修的输入中嵌入到强化，境的空间布局认知构成对整个导航环，泛化能力提高导航;与到强化进修值函数的估量中文献[63]将学问图谱参，搜刮方针的效率提高了在空间中。

　　息及其彼此感化物质、能量、信，年后逐步演进出生命体促使地球生成大约5亿。量感化变化中释放出来的消息只要生命体才能感知物质、能，时空关系对于本身具有的利弊从而认知三者联系关系与变化的。

　　统的共生协调准绳(2) 生态系。需求互补、协同进化、协调共荣的遍及准绳共生协调是天然界所有生物群体共生合作、，物根系共生如真菌与植，接收和动物发展协同推进养分;人类等大型动动物体内后多种细菌和病毒寄生于，弈后互相顺应通过持久博，主互利共生以至基因吸收的相融款式构成多种菌类、病毒类与所寄生的宿，互相依赖的复杂生态均衡系统建立出动动物体内与微生物。生命体间除了合作博弈这彰显了高档和低等，赋能、协同进化的一面还有共生互利、彼此。

　　区分属于统一类型的分歧方针实例这种朋分能够区分方针类型而无法。图像中的实例进行朋分物体级语义建模是指对，射到3D点云中建立语义地图并将提取到的实例级消息映，包含实例级语义消息因而语义地图中会，一类此外分歧物体能够区分属于同。

　　者保存准绳按进化论适，殖合作力也明显会更强这两种能力占优者的生。谓通信靠“吼”晚期人类的所，“走”交通靠，“手”批示靠，是将通信交换、定位导航和决策步履融合在一路的表白爱好迁移、寻找更优保存资本情况的智人就。

　　场景时空位置关系并参与生命体趋利避害决策和行为的天然智能PNT本身是一种生命体感知、探知、认知与保存相关的情况。知、探知、认知时空位置的手艺PNT同时也是一种人类用于感，然界的分歧时空现象是人类频频认知自，、探知、认知开导而成长出来的手艺以及受生物及本身对时空变化感知。

　　或赋能PNT的模式三是用人工智能加强。工智能使用人，强化进修等人工智能手艺如深度进修、学问图谱、，行方式论上的扩展和立异将数据分析处置算法进，界内在纪律中的PNT智能将大量数据中隐含的物理世，自主规划和群体智能等体例赋能给机械和情况通过多源情况感知、数据融合、认知推理、，保守PNT的智能劣势构成智能PNT相对于，天然智能的特征和能力最终付与机械和情况。

　　部指向特定标的目的时发电最大的神经元1984年美国科学家发觉了动物头，细胞[25]称为头标的目的。世纪初21，在奥基夫发觉位置细胞的雷同封锁小室内做老鼠行为试验挪威科学家莫泽尔(Edvard Moser)佳耦，发觉研究，走轨迹交点最终构成了六边形的节点收集老鼠在封锁小室内地面无序行走的多重行，胞电脉冲测试也发觉雷同布局的收集而其大脑背侧内嗅皮层的神经元细，六边形神经元网格细胞布局即大脑构成同地面轨迹一样，于大脑若何成立坐标系研究其感化就是相当，息都能够坐标化让所有的位相信，标系并不是来自外界的感知输入网格细胞接近正六边形的网格坐，于大脑内部而是生成，部映象和表征[15]是大脑对外界空间的内。

　　导航使命中在视觉言语，人从命人类言语指令的过程智能体模仿实在情况下机械，给出的一系列指令来完成导航使命的智能体旨在锻炼一种可以或许一步一步按照人类言语所，的阶段施行对应的指令使得智能体可以或许在分歧，航使命[55-57]精确构成轨迹并完成导。

　　将归巢区域信鸽期近，认知地图还能成立，标实现快速导航通过识别熟悉地，的认知导航行为这是一种典型。知机理的导航基于生物认，建图和导航实现认知，有主要的理论研究价值对于智能PNT成长具。

　　的相关中枢该当在根茎接合处的根部达尔文曾猜测动物若具有感知调控;根脑”的猜想曾提出动物“，脑可调控其肢体的部门功能[8]认为动物具有雷同低等动物简单大。节能和趋利避害准绳这似乎合适天然智能。

　　习非线性形态估量器中的反馈增益文献[47]利用策略梯度法来学，环境下完成了形态估量并在动力学模子未知的。

　　情况下的导航使命中在上述无图或目生，境是静态的一般假设环，饮机械人等使用场景中而在办事机械人、餐，着大量挪动的人不成避免地具有，共存的情况属于人机，仿照人类导航行为因而在动态人群中，航使命也十分主要平安高效地完成导，识的机械人导航[64]此类使命称为具有人类意。

　　命体的PNT智能中寻找泉源、思绪和开导智能PNT手艺的成长路子该当多从普遍生，人工智能的研究精髓同时也应吸收当今。疑无，融合是当前和将来智能PNT的研究前沿、制高点和冲破点类生命体PNT智能和类脑PNT智能及其与人工智能的。

　　推算导航轨迹的距离和标的目的因而该使命需要智能体切确。导航使命中对象方针，一个随机的起始位置智能体也被初始化为，到一个特定的对象要求智能体能找，遥控器[53]例如电视机或者。

　　习回忆智能(2) 学。息而影响本身行为的顺应性过程进修是生命体感知外界情况信，生命体内存储和提取再现的勾当过程回忆是指进修获得的经验或消息在。进修、锻炼型进修、理解型进修等进修类型有接管型进修、发觉型;回忆、情感回忆、动作回忆等回忆类型无形象回忆、笼统。

　　近最，nn LeCun)就多次指出：“虽然只要8亿个神经元因研究机械进修神经收集模子获图灵奖的得主杨立昆(Ya，任何大型人工神经收集”但猫的大脑远远领先于。根本是基于对世界的理解高度发财他指出：由于猫和人类大脑配合，的笼统表征基于对情况，模子构成，后果[10]如预测行为和。此因，智能和人工智能研究配合的挑战复杂思维模子的成立是当前天然。

　　为行为主义人工智能群体智能能够归结，而模仿生物群体智能的算法属于受生物群体智能开导，能的主要研究范畴是新一代人工智，来成长的趋向之一也是单体智能未。

　　此因，透、成长好人工智能本文认为：要研究，清晰天然智能的类型和特征一是该当优先或并行研究，模子相关的数理模子以及与生物和心理;机械、情况和人类本身的方式和手艺二是研究好若何把天然智能赋能给。

　　仅包含语义消息因而这些物体不，位置和姿势等空间消息还包含切确的大小、。于加强机械人对情况的理解如许的语义地图不只有益，使命规划和导航避障并且能辅助机械人的，规划的不变性和持续性最终提高整个系统活动。

　　复杂情况变化和保存合作的需求社群性动物和哺乳动物为应对，力也不竭进化迫使PNT能，胞、方位细胞[14-15]和时敏感知细胞(生物钟[16])最终促成其大脑构成了专施PNT快速响应的位置细胞、网格细。

　　时空消息根本设备全球性或广域性，实现智能化的设想、扶植、运控和维护以至聪慧化办事如GNSS或地基加强系统等都能够操纵人工智能来，SS手艺成长的合作核心这也是将来国际上GN。

　　方针对象来看从人工智能的，也偏于狭小这些定义，器为主全以机。成长需求出发从当前的人类，、小区、收集情况如建筑;城市和村落管理社会如国度、;收集等都要智能化、聪慧化根本设备如道路、管线和，物智能和人工智能来加强本身以至包罗人类本身也想用生。维模子的复杂性认识偏肤浅这些定义对人类的认知思。

　　忆、推理等认识勾当都是该范畴研究仿照的对象与生物导航相关的主要感知器官以及大脑中记，航传感器及其响应算法实现的研究因而仿生导航范畴次要是对仿生导。

　　NT问题对于P，观测看作输入端笔者把传感器，身位姿的估量看作输出端把对情况方针的理解或自，间接成立这两头的映照联系神经收集颠末锻炼后能够，到端”的方式被称为“端。

　　保存而进化出的感知和认知智能PNT智能长短根植性生命体因。决策是所有生命体因保存需求而进化出的天性定位、导航和分辩时间耗损的感知、认知和。

　　起参与并推进了人类的进化交换智能与PNT智能一，了动物的森林性使智人逐渐离开，文明的缔造者进化成地球，划地摸索宇宙此刻正在有计，文明进军向宇宙。能研究中在人工智，NT手艺的融合、协同若关心通信收集和P，的自我进化和升级换代体例的呈现也定能推进人工智能融合协同模式。

　　于其寻找资本和平安保障动物PNT智能都是办事，使命线明白其方针和。、自顺应、自组织、自完美、自我更新的特征动物PNT智能具有天然智能低耗能、高效率。

　　智能的认知程度提高而跟着人类对时空，能量和消息与时空关系的深度认知推进了对地球和宇宙中的物质、，间相关科学理论成长出时间空，相关的感知探测手艺发现出与时空位置。

　　中寻求一个假设机械进修能在其，到标识表记标帜空间的实在映照使得其迫近样本空间。式的、模子化的体例来表达这一类假设往往难以用解析，方式的强大暗示能力去拟合而可通过人工神经收集等。

　　仿生导航传感器手艺的成长动物PNT智能极大推进了，PNT的内涵丰硕了智能，SS信号等情况中使得在没有GN，体也能获得PNT智能能源无限的细小智能。

　　物质根本的天然智能特征本文阐发了依托于生命体,命体PNT智能的特点在此根本上切磋了生;智能的最新功效、趋向和启迪概述了人类研究生命体PNT。中其,命体由初级向高级的进化过程中交互智能和PNT智能等在生,构成人类文明的过程中出格是在智人进化并,性的鞭策感化起到了环节。

　　智能出发从天然，物的多样性智能并将它们模子化部门地赋给人本身、机械和情况人工智能也可定义为：人们进修、摸索、研究和仿照天然界生，生的能力使其所产。工智能定义按照这小我，的演进过程和特点可分类为人工智能的分类按天然智能：

　　磁波取代天然界天订婚位的恒星信号建立的PNT根本设备GNSS/斗极的PNT手艺是人类进修PNT智能后用电，使其扶植、运维、办理聪慧化本身也将需要靠智能手艺赋能。

　　、地球和人类本身的认识和思虑成果这就是人类的聪慧所展现的对宇宙。以说可，体的趋利避害天性智能和聪慧是生命，进化出来的缔造力为保存和繁殖所。命体进化的加快器这种缔造力既是生，类型地球文明的原动力也是人类社会发生分歧，宙文明演进永不断歇的策动机更是人类赖以认知宇宙并向宇。

　　一步进，航的六足机械人AntBot该团队设想操纵太阳偏振光导，传播感器和一个天体罗盘该机械人次要照顾一个光，性偏振器的紫外光二极管构成此中天体罗盘由装有扭转线，光的偏振角从而确定太阳的标的目的通过两个传感器的数据确定入射，能为机械人的行走供给航向[39]即便在紫外线指数很低的环境下都。

　　人、人与人、智能体与妨碍物之间的交互特征文献[67]用图神经收集来堆积智能体和，对于它将来活动的相对主要性从而揣度智能体临近的人相，能体的活动预测通过对人群和智，规划算法的模子成立用于路径，航方针的时间和效率提高智能体达到导。

　　NT智能的连系交换智能和P，类、鸟类和哺乳类动物显著加强了社群性虫豸，和群体协同能出现更快获取食物质源的能力包罗人类以最节流个别物质能量耗损的体例。分工清晰的蜂群如：社群性动物，形跳舞与群体的其他成员成功寻食者以“8”字，花源位置的标的目的和距离的消息分享相关发生花蜜、花粉的，2所示如图 。分称作回归区外围环状部;分称作摇臀区两头直线部。

　　功课成为成长必然机械人规模化集群，情况之间的交互变得愈加复杂多个机械人之间以及机械人与，集群工作体例需要更智能的。图建立方面在高精地，数据采集的成本为了降低大规模，制和更新速度提高地图的绘，高精度地图建立的制造和更新框架文献[71]提出多智能体协同，又降低了成本既保障了速度。

　　决策智能(4) 。础上所采纳的趋利避害的思维在感知现象、认知纪律的基，并使用得当的理论和方式系统地阐发主客观前提，决策的过程做出准确。潜认识决策、无认识决策有理性决策、感性决策、， decision)[12]等如具身决策(embodied。

　　督进修的视觉惯性里程计文献[45]提出了无监，行生成监视消息实现自我锻炼能够通过几何束缚等关系自。

　　外此，未知情况下也不成能提前获得任何先验学问机械人在救援搜刮、地下勘察、海洋探测等，边加强对情况的认知和回忆只能边进行未知情况的摸索。

　　和标的目的参数作为人工神经收集初始输入将动物在目生情况中活动定位的速度，收集采用深度强化进修开展锻炼并用一个有视觉感知辅助的轮回。

　　PNT认知智能(2) 动物。还有组合视觉和嗅觉定位、导航、方针跟踪功能大都虫豸、犬科动物和食腐类鸟类、哺乳类动物，PNT认知能力这需要很强的，的感知机理研究也还有待加强不外其嗅觉系统在细胞层面。外此，嗅觉导航分析使用的组合导航能力也是认知智能的导航体例[19]候鸟类、信鸽等还具有将太阳偏正光导航、地磁场导航、视觉导航和。

　　取视觉观测方针以及与人开展言语交互的能力其特点是智能体要有认知情况空间布局、提。

　　物体后会反射回来当超声波碰到方针，鼻部进入下颌反响从海豚的，转化为信号传到耳骨，经传入大脑再经听觉神，的大小、外形、速度、距离和方位大脑进行阐发后就能够判断方针。且而，两个声唇海豚有，或独立工作能够同时，股波束发出两，(雷同相控阵雷达)构成需要的波束指向，海豚的“视野”不只能够扩大，景深和距离[18]还能更好地判断布景。

　　智能的实现为焦点方针智能PNT以PNT，术、人工智能手艺为焦点手段以类脑和仿生PNT智能技，完成愈加合适PNT智能特征的新型智能成长范式从PNT感知、认知、规划、决策、交互等角度。

　　根本上在此，与北极星和赤道关系还认知了地舆纬度，转的轨道平面黄道面的关系地球赤道面与其绕太阳公，理坐标系、天球赤道和黄道坐标系等天体空间表述概念进而别离笼统出以地球赤道为准、由经纬度表述的地。

　　源融合方式中数据干扰的问题深度进修还能无效应对保守多。觉和惯性传感器的多模态特征融合文献[46]用深度进修实现了视，步误差的环境下仍然能无效工作该方式在二者具有标定误差和同。

　　统几何型PNT手艺进行很好地弥补因而大规模数据锻炼进修能够对传，据”配合驱动的新思绪从而构成“模子+数，应性导航和稳健性导航实现复杂情况下的适。

　　间位置相关的认知地图海马体内不只具有跟空，供给了认知地图也为时间消息。发觉研究，在着时间细胞海马体内存，来表征消逝的时间消息[27]海马体通过时间细胞的持续勾当。

　　中其，独有的物理性质及其空间波长与时间频次特征物质发出的光波波长和频次就代表了该物质。通过空间和时间这两个参量窗口来研究进而表白：物质、能量和消息都能够。

　　工智能研究的深切推进和交叉融合跟着天然智能、PNT智能、人,进入智能PNT阶段PNT手艺成长也。

　　内嗅皮层都有同样的网格细胞反复试验也证明哺乳动物大脑，3所示如图 。间某个区域的认知地图位置细胞群可构成对空，细胞一路并与网格，消息处置进行空间，定空间位置协助动物确。

　　令在预期方针附近遏制若是智能体能按照指，使命成功完成则认为导航。使命的特点在于视觉言语导航，、复杂的天然语句为输入智能体的行为以完整的，的地的一个简短描述而不只仅是最终目，开精确理解和寄义认知从而需要对天然语句展，测来决策下一步行为并连系当前的情况观。

　　收集连系为多智能体导航进修一个动作策略文献[76]利用卷积神经收集和图神经，情况的局部观测中提取特征此中卷积神经收集用来从，来计较多智能体的动作策略图神经收集基于这些特征。

　　发觉试验，出的人工智能体计较机上锻炼，网格细胞的网格化暗示发生雷同鼠脑进化出的，4所示如图 。地出此刻收集中网格单位自觉，5所示如图 。

　　物体的类型、空间位置及物体间的关系等语义消息几何地图能够操纵人工智能算法添加地图中方针，器人与情况进行交互语义消息有助于机，习和思维习惯合适人类的学，机械人导航时人机交互能力即用类人脑思维模式加强。

　　navigation)、授时(timing)摘要：定位(positioning)、导航(,PNT简称,宇宙与人类保存的关系后是人类在持久感知、认知,亲近相关的时空位置概念发生的与经济、社会勾当。

　　研究还处在初期阶段天然智能在动物界的，课和注重的标的目的是人类需要补。能理解为趋利避害的保存顺应能力很多动物研究试验显示：若是把智，听觉、嗅觉、触觉和味觉等感知智能那么动物同样具有雷同动物的视觉、，和根系向水性[6]如向光性、向养分性。

　　动态变化③场景。基于静态场景假设保守视觉里程计都，点为参照物估量本身活动素质上就是以静态路标。高动态和半动态动态场景可分为，具有及时挪动的物体高动态指相机视野内，在某段时间间隔前后被挪动而半动态指场景中有物体。场景中在这些，的姑且性挪动如部门路标，相机本身活动形成的会使系统误认为是，致错误从而导。

　　外此，、天体灾祸形成了生物大毁灭即便多次的庞大地质、天气，生、顺应变化、基因突变但幸存生命都能绝地复，的生命大迸发演化出新一代，化和朝高级标的目的进化推进生命形式的多样。球级天然智能表现这是属于地球的星。工智能研究成长该当获得遵照的这些天然智能的演进准绳也是人。

　　物的分工与协同能力超群交换能力促使社群性动，的进化和言语的发生更推进了由猿到人;的发生而言语，速进化和智能迸发式成长全体上推进了人类大脑快，理解、协同、批示、调控推进了个别间与群体间，越个别层面的智能形态使得群体智能出现出超;工和条理组织架构雏形人类起头构成社会分;组织批示能力强者更易处于魁首地位言语表达沟通能力强、体魄健壮、。

　　似下的图像区分④场景特征相。于图像特征的数据联系关系是基。外观、布局高度类似时当分歧场景或方针的，误的数据联系关系也可能激发错。

　　和视角变化②复杂活动。烈发抖或快速挪动当相机呈现持续剧，恍惚、失真时导致采集图像，曾经不克不及反映实在场景被提取出的几何特征，行数据联系关系也就无法进。复杂的扭转、倾斜在相机视角呈现，数据联系关系失败也可能会导致。

　　3位科学家完成的相关社群动物交换智能与PNT智能连系的研究这项由奥地利康拉德·洛伦兹(Konrad Lorenz)等，时空智能连系的天然智能实例是第一个证明了交换智能与，诺贝尔心理奖曾获1973。认为本文，推进分歧本能机能个别间的交换和行为能力群体性动物的分工和集体保存体例必然，探索无限资本的PNT能力提拔它们在复杂天然情况中。

　　如例，=MC2(E、M为能量和质量爱因斯坦提出的出名质能方程E，息和物质的物理属性光速C含有时空信，M·fMC=λ，质对应的波长与频次)λM、fM别离为物，间转换关系的根基关系式不只是描述物质、能量之，、消息、空间和时间形成还将宇宙由物质、能量，一于一个公式表达以及其转换纪律统。

　　的构成鞭策交换智能的多条理成长假寓、农牧业成长、原始社会架构，发了然分歧形式的文字促使人类的一支：智人，人类智能和文明革命这又是一次伟大的，类文明史开启了人。、人和社会实践察看及勾当智人用文字记实对天、地;构成的学问记实认知，了教育发现，识的内涵和本体传承研究思虑知;文明间的交换推进了分歧。

　　身属因果关系宇宙降生本，是因奇点，宇宙是果爆炸发生。有先后次序因果铁定，在先因，在后果，量度立即间先后挨次的。、消息具有和变化的形态参量空间、时间是描述物质、能量，家都认为时空老是一体的[2]现代绝大大都物理学家和数学。

　　流与言语智能(5) 交。段表达认知和感情用言语等交换手，决策的能力进行思维和。与文化有言语，与思维言语，与感情言语，与心理言语，脑认知等言语与。没有言语动动物，交换智能但也有，体性动物出格是群，何为至跳舞来交换[13]它们用分歧声调吼叫或动，味或消息素交换而动物通过气。

　　胞的研究完成了对人脑中定位系统的认知[26]相关位置细胞、头朝向细胞、网格细胞和鸿沟细，中其，2014年诺贝尔生物医学奖奥基夫和莫泽尔佳耦因而获得。

　　务的PNT根本设备作为供给时空位置服，、运管维都能实现智能或聪慧化智能化斗极系统从设想、建构。

　　工智能定位方案这一研究的人，所获得的模式高度分歧与大天然亿万年进化，欧几里得空间框架为“网格细胞供给，的理论供给了无力的支撑支撑基于矢量的导航”。索尔评论说诺奖得主莫，型最终呈现出我们从生物学中晓得的网格模式“从一种完全分歧的角度获得的这种计较机模，对大脑导航认知方面的研究申明人工智能能够加快我们。”

　　言语导航所面对的挑战外视觉对话导航除了视觉，系列相关时态布景的言语企图还需要处置好人机对话中一。导航使命中在视觉对话，问题的记实(即对话汗青)须引入智能体向用户扣问，对话能力的智能体锻炼一种具有持续，言语描述本身的观测使得该智能体可以或许用，步的导航动作[58-60]并按照人类的回应进行下一。

　　能源的低耗损准绳(1) 资本、。庞大差别在于它们的资本和能源耗损天然智能和当前人工智能之间的一个。20 W的功率人脑仅耗损约，以兆瓦的功率运转而超等计较灵活辄。同步时钟上运转计较机在刚性，钟周期每个时，靠得住地翻转形态每个晶体管必需，量的资本和能耗维持如许的切确度需要大。信号传导和处置看似不敷切确而生物的细胞分子或神经元的，而然，都足够靠得住此中每一步，成果足够好以使最终。临的芯片算力瓶颈跟着后摩尔时代面，理机理值得深切研究和自创天然智能的超低能耗消息处。

　　导致特征变化⑤时跨过长。图或进行地图更新时当在长时间跨度下建，大的外观变化惹起联系关系犯错场景或方针可能会发生较，如例，变化、陈列变化等气候变化、季候。

　　无图情况中在目生或，习的视觉导航也成为研究热点学问图谱使用于基于强化学，并回忆人类导航经验其特点次要是仿照，空间位置关系的先验学问供给智能体导航情况方针，知方针的联想能力付与智能体推理未，未知方针的可迁徙性[61]提高视觉导航在未知场景或。

　　部边飞过这条直线蜜蜂会边摇动臀，示食物的距离摇臀的时间表，=1 km如1 s，间越长摇臀时，距离愈远暗示食物。位连线的程度标的目的夹角α而这段直线与蜂巢太阳方，时太阳标的目的的夹角代表食物标的目的与当。

　　达了方针房间内若是智能体到，导航成功则认为。念是高级语义因为房间的概，的安插等视觉细节对场景有精细的理解这就要求智能体按照家具的品种、房间。

　　等多源定位使命中在融合视觉信号，模子和简单的几何特征点[42]典范处理方案大都操纵了视觉几何。

　　智能中的导航规划能力这类方式愈加接近生物，为派3个标的目的对智能PNT进行了全面的深化它连系了当前人工智能中联合派、符号派和行，段加强对情况的感知和认知即以毗连派的深度进修为手，段添加智能体的导航常识以符号派的学问图谱为手，手段让智能体堆集经验以行为派的强化进修为，供行为和及时运控为其自主活动提，的、很是接近人类类脑思维体例的无图导航方式是一种集现今人工智能3个支流方式劣势告竣。

　　互动理解成一个随机过程若是把生命体与情况的，境的趋利避害策略那么生命体顺应环，然智能即自，为基因则内化，演进迭代，或种群保存以利于小我。而言总体，遵照了以下几点准绳天然智能的演化还：

　　之一是仿生导航传感器的成长PNT器件智能化的主要标的目的。航手艺、仿生声学导航手艺、仿生复眼导航手艺和动态视觉仿生导航手艺当前支流的智能仿生导航器件次要包罗仿生光罗盘导航手艺、仿生地磁导，磁罗盘、仿生声呐、仿生复眼和视觉相机[37]与此对应的PNT器件次要包罗仿生光罗盘、仿生。

　　700~3000大卡如人体总耗能每天2，耗能20%[4]大脑耗能占人体总，行复杂的思虑使命约20 W就能进。比拟与之，络上的AlphaGo打败柯洁时的分布式网，约1 MW耗电功率，小我类大脑的耗损[5]所花费的能量相当于5万。

　　之总，究好PNT天然智能将来方针是：深切研，能PNT人类手艺不竭地开辟出智。

　　基金(MCM2020—J-1)基金项目：教育部-中国挪动科研;询研究项目(HB2020B13)中国工程科技成长计谋湖北研究院咨;项目(2021-XZ-27中国工程院计谋研究与征询)

　　]研究发觉文献[21，中还具有着环形陈列的标的目的神经元联合神经中枢神经元并不算太多的果蝇头部，忆等线索粗略确定本身地点位置能够协助果蝇操纵地舆标识表记标帜和回，蝇供给明白的标的目的信号像方位罗盘一样为果，搜刮时间和轻盈遁藏要挟使得果蝇能够节流食物。

　　期（审图号GS京（2022）0149号）‍内容来历：《测绘学报》2022年第6，

　　多种信号敏感器官复眼和动态视觉等，主式超声波导航例如蝙蝠操纵自，进行被动式海底导航[31]海星按照复眼视觉系统感知，落的方位变化进行定领导航[32-33]信鸽可同时感知地磁和太阳偏振光轴东升西，过感知偏振光实现导航[34-36]同样沙蚁、蜜蜂和帝王蝴蝶等虫豸也通。

　　些以外除了这，以像生物一样感知偏振光、地磁信号或具有全视场视觉仿生光罗盘、仿生磁罗盘和仿生复眼等仿生传感器可。

　　T的概念、内涵和成长趋向本文着重阐述了智能PN,息根本设备扶植两方面从PNT使用和时空信,标的目的的最新进展和影响切磋了其智能化热点。根本上在此,NT成长的思虑和瞻望也提出了一些智能P。

　　向神经元若何顺应新情况为了进一步研究果蝇的方，r)等先后给果蝇两个标的目的相差180°的光点(虚拟太阳)加州伯克利大学的费舍尔(Yvette E.Fishe，发觉试验，第1个光点果蝇先飞向，反向光点此后点亮，的回忆有继续飞向原方针的不变性标的目的神经元能维持对第1个光点，现了飞翔标的目的的不确定性但随即在短临时间内出。

　　能PNT 时空消息根本设备 认知导航 语义导航 仿生导航 类脑导环节词：天然智能 人工智能 具身认知与具身智能 PNT智能 智航

　　此因，T的内涵是智能PN，模式和方式付与各类用户的PNT手艺借助各类手段把类生命体的PNT智能。

　　几回航向后果蝇在调整，向反向的光点标的目的神经元转，矫捷性飞向新光点又表示出行为的。标的目的神经元的回忆与婚配申明果蝇视觉感知和大脑，置做出靠得住响应既能对旧地标位，化后敏捷顺应新情况也能在进修场景变，存储并提取场景回忆即标的目的神经元能够，顺应新场景[23-24]还可以或许通过联系关系可塑性进修。

　　此因，以说可，存而进化出的认知智能PNT仍是动物因生。等鸟类如乌鸦，的感知、认知的经验和进修根本上也在持久对于PNT(时空位置)，中“乌鸦喝水”的情景时在面临如《伊索寓言》，沙质、重物和轻物可以或许分辨水质和，回忆、切确节制等表示实现东西利用、情景，决能力以及认知建模能力[20]表现出它们有较高的类比问题解。

　　决时空消息根本设备智能化需求的模式四是分析操纵天然智能和人工智能解。务的PNT根本设备对于供给时空位置服，习回忆、认知、问题阐发、决策和调控等天然智能根基要求若其从设想、建构、运管维都能实现对情况现象感知、学，化PNT根本设备则可被视为是智能。

　　体例赋给机械、情况以至人类的天然智能以上都是目前通过摸索研究可以或许用某种。智能研究的主要内容这些都该当成为人工。

　　现基于惯性传感器和磁力计的姿势估量文献[48]利用强化进修方式来实，方程建模为马尔科夫决策过程通过将误差形态的随机微分，的误差收敛获得包管使得该姿势估量问题，试验中取得最好的机能在肆意初始姿势角的。

　　T固有的懦弱性提出的“弹性架构”[79](1) 我国下一代分析PNT为防备PN，雷同动物的免疫功能系统其焦点和根本之一应有。ial immune systems如仿生的人工免疫系统(artific,une computation)AIS)及响应的免疫计较(imm， computing)”仿照生物体中锻炼过程和检测过程的免疫细胞机制如免疫计较中的“反向选择计较(negative selection，来识别入侵、干扰、非常等问题无须先验学问即可操纵一般样本，干扰发生的完整性智能检测包罗卫星荷载受情况要素，机防棍骗和病毒的免疫智能算法以及卫星荷载和定位导航领受。

　　代当，航系统供给的时空位置办事操纵5G以及斗极等卫星导，体例赋能给机械和情况连系仿照类脑网格等，境的智能劣势阐扬机械和环，础设备的本身智能化既可加强这类环节基，能协同节制等多种使用范畴也可实现支撑广域和全球智。

　　 目前(6)，或封锁空间满足地下，NT建立需乞降方针智能PNT探测需求出格是海洋空间、收集空间和近地空天P，紧迫的计谋重点既是持久又是。分析PNT建立对象地球及其临近空间是，域和时域形态包罗分歧空，收集空间与地下空间即陆、海、空、天及，报酬划分的分歧时域还有天然纪律变化和，此因，多域PNT能力的一体化研究应加强陆、海、天、空、网，时空域和跨分歧时空域的需求即分析PNT不只要满足多，域的结合或协同PNT需求还要满足上述空间全时空。

　　了平安和避免碰撞虽然上述方式考虑，将人视为妨碍但该方式仅仅。智能体之间的去核心化导航针对持续域中多个非通信，维范式开导的合作碰撞避免模子文献[77]提出一种受人类思，号推理和基于数据的轨迹生成它能够同时实现基于常识的符，能耦合推理和节制使得多智能体间，行为对其他智能体的影响即智能体可以或许预测本身，略的同时生成达到本身目标地的轨迹在推理出其他智能体企图的导航策。

　　觉SLAM中保守室表里视，据联系关系尤为主要相机前后帧的数。变化或相机复杂活动因为实在场景发生，然具有很多挑战导致数据联系关系仍：

　　的PNT感知(1) 动物。需求也有感知时间、方位和位置的能力根植性的动物因阳光、水分和养分的，自动式感知和被动式感知智能动物的PNT感知智能分为。

　　有大脑动物没，息的“神经”功能但有感知传送信，经收集能够感知、传送消息发财的根系收集雷同于神，地下地上两个分歧的情况根茎接合部同时最接近，处置地下和地上两个时空域物质能量变化环境能以最快速度和最多消息量同时感知、认知和，和省时的调控位置为最有益、最节能。

　　和及时高精度丈量保守导航基于地图，及时感知理解构成对情况的，身位姿以及规划将来的路径在建立好的地图上确定自。

　　AM使命中在视觉SL，来历为图像原始数据，标识别、检测和朋分手艺操纵人工智能的图像目，深条理的语义消息可挖掘图像中更，取、婚配的切确度以提拔图像特征提，有语义的地图用于建立带，的智能化添加建图。

　　术带来了一种数据驱动的计较思绪以机械进修为代表的人工智能技。形成样本空间大量观测样本，形成标识表记标帜空间其“真值”。

　　穷小、质量无限大、温度无限高且无时间的奇点现今物理学研究认为：宇宙降生于一个别积无。迸发霎时宇宙大，消息和表征它们的空间、时间产糊口动变化的物质、能量、，了初始宇宙同一形成，的持续演进膨胀[1]起头了其138亿年来。

　　化的学问模子司马贺的符号，性的思维适合偏理，公式证明方面在推理智能的，一些成功取得过。思维、抽象思维和顿悟等但人的思维还包罗感性，符号化的是难以，和更富有缔造力可能还更丰硕。

　　活动或感化发生的消息物质和能量及其彼此，位置、标准和方位来怀抱的三者的具有形态是由空间，据空间变化挨次来表征其演进变化是由三者所，时间即。和间隔之分时间有时辰。

　　对外界和彼此的感知、认知和感情是社群性动物和人类进化出交换智能的表示用变化的声音(人类的言语也属变化的声音)和身体活动姿势变化来交换相互。

　　是群体智能的根本PNT智能手艺。整个系统不竭优化人工智能算法能让，程度越来越高群体智能化。器人时空位置精准感知智能PNT赋能群体机，时空位置协同节制可实现机械群体。

　　际出发从实，或者类似的场景中凡是在见过的场景，济的体例实现自主导航机械人能够更便利经，量地图的依赖可省去对高质，变化情况的顺应性也提高了对动态。

　　T手艺研究中在智能PN，必然数量的智能体之间通过局部感知和相对简捷的交互体例群体智能(swarm intelligence)是指，出现出的复杂、强大的集群宏观行为完成个别不易实现的使命过程中所。

　　ralized partial observable multi-agent文献[72]提出基于深度进化强化进修的去核心化部门可观多智能体(decent,路径规划算法DPOMA)，中最无效的局部规划策略以进修在夹杂动态情况，物时可以或许提高的成功率和机能在面临大量非合作的动态妨碍。

　　外光的偏振轴随时间转向的感知机理、时空特征认知开展研究和设备仿真(4) 环绕候鸟、虫豸对大气散射阳光以至月光后的蓝光、紫光和紫;现象及当时空特征也应成为研究内容之一[81]高空、近地轨道飞翔载体的阳光和大气散射偏振，中自主时空位置确定寻找新方式目标是为地面测站和卫星运转;外另，介子的新型导航手艺还应摸索宇宙射线μ，场景中的导航定位问题[82]处理高纬度地域以及地道水劣等。

　　能和洽新、好摸索的基因智人借助这些强大时空智，洲、欧洲、大洋洲和北美洲、南美洲跟着情况的变化从非洲先后迁移到亚。

　　天然智能还有一些，给机械和情况的是目前尚无法赋。认识智能如：①，与外界的能力即分清本我，、潜认识等如自主见识;善智能②自完，机体雷同器官部件的自修复智能等如新陈代谢智能、变异、自组织、;感智能③情，与行为根本感情的心理，的基因影响、感情的情况影响等有语音感情、动作感情、感情;殖智能④生，的智能表示配头选择中，进化(通过基因交叉、互补、突变有性繁衍代替无性繁衍中的智能，种群进化、生殖隔离等)以顺应情况变化的优生、，延续和多样性演进确保了生物的种群。尚不成以或许赋给机械与情况的以上这些天然智能是目前，是雷同天然智能的能力由于赋给机械与情况的，万年进化出的生命体内复杂收集布局上的天然智能本身而不是需要建立在碳基卵白质和基因物质根本上和亿。然当，该成为深切研究的对象这4种天然智能也应。

　　智能与具身智能(3) 认知。并构成经验的根本上在感知、回忆、进修，象的纪律认识现，其内在的机理进修和理解，学问等的能力归纳并总结成。能、PNT智能(立即空位置认知智能)等无形象思维、笼统思维、推理智能、感情智。

　　义地图中物体级语，采纳分歧的建模体例对于物体的表征能够。何方式间接获取物体的3D立方体模子[49]CubeSLAM次要是通过消逝点采样等几。紧凑的二次曲面模子表征物体模子[50]QuadricSLAM则操纵数学上愈加。

　　性跨时空域需求的时空智能赋能模式智能化斗极系统将来成长必然是全球，向包罗以下几点值得摸索的方。

　　们从天然界的PNT智能获得的灵感该研究对人工智能研究的开导是：人，给机械、情况通过算法赋，类脑智能结果可使其能发生，可注释性的研究供给了新的思绪反过来也对当前人工神经收集。

　　出了SARL算法文献[65]提，程对人类活动的预测建模该算法用马尔科夫决策过，验来理解拥堵的场景机械人通过进修经，人与人群之间的交互进行编码并在操纵图神经收集对机械，进修来进修导航策略最初利用深度强化。

　　续和离散动作空间方式中可见在无图导航场景的连，与深度强化进修方式连系将会有更多的进化算法。

　　和精确率较高的前提随机场晚期的语义地牟利用机能，等机械进修算法提取场景中的语义标签以及效率和泛化能力较强的随机丛林，语义标注然后进行，率仍有待进一步提拔但此方式的精度和效。

　　饮办事机械人、智能轮椅等范畴也具有普遍的使用前景因而上述导航使命在救援机械人、家庭办事机械人、餐。

　　影响有自评估能力出格是对情况变化，意无意侵害的预告预警并自主可控地实现对有，系统趋利避害的能力还能赋给其系统和子;有自定位能力对运转毛病;有自修复能力对常规型毛病;有质量评价目标和目标靠得住性评估对供给的办事信号、数据、产物;需要若是，为感知和认知预示能力对各类用户还应有行。

　　视觉言语导航、视觉对话导航和具有人类认识的导航几类基于深度强化进修的导航使命次要有方针驱动视觉导航、，究的热点是当前研。

　　系统对情况的感知能力人工智能手艺能够加强，效数据的关心提拔系统对有，的对外界的感知和处置机制或模仿生物天然进化构成，联的上述局限性从而处理数据关。

　　确的，能处在天然智能的顶端人的进修、认知推理智，智能如视觉而人的感知，知丰硕以外除颜色感，以至赶不上虫豸的复眼视角宽度和影像分辩率;度赶不上很多哺乳动物人的听觉的声波频带宽，动发送可聚焦的超声波也不像海豚和蝙蝠能主，踪和活动中定位实现方针探测跟;嗅觉人的，虫和犬科动物赶不上很多昆，操纵嗅觉它们能，发觉方针区分和，位导航进行定。

　　照变化①光。在图像上发生噪声强光或直射光容易，景可见度较低弱光会导致场。前后呈现出的外观大不不异动态光照会使得统一场景，影、光斑等物体的特征特别是来自倒影、阴，下也会发生变化在分歧光照前提。

　　当情况复杂或载体活动学模子复杂时这种思绪容易具有两个问题：一是，立精确的模子人工难以建，建立地图等的稳健性从而影响计较位姿、。性航迹推算的模子就比力容易成立好比轮式载体在平展道路长进行惯，走的模子就很难切确建立而人体在城市情况下行。

　　果实“嗅”到并做出快速成熟的行为成熟的果实会释放乙烯使得四周的。如害羞草被触摸会闭合动物还有交换智能：;后随即释放特殊气息预警非洲金合欢树被虫豸啃噬，含量就会直线上升其叶片中单宁酸，金合欢树也能接到信号四周几十米范畴内的，成大量单宁酸以备阻敌[7]并在5~10 min内合。

　　17年20，研究所设想了奇特的系统日本RIKEN脑科学，果蝇头部先固定，看视频屏幕让它们观，膀挥舞时当果蝇翅，也响应运转视频场景。维飞翔空间中在这个虚拟三，和相关飞过路径地标的储存回忆进行了婚配与组合果蝇展现了其导航勾当的线索组合：视觉地标消息，径的精确[22]以维持其导航线。

　　备类网格细胞的空间认知能力人工智能体在虚拟场景中具，矢量导航走捷径最省力的能力并表示出颠末多次进修后有，6所示如图 。

　　外此，法中主要的一类作为机械进修算，定位定姿等PNT问题中强化进修算法也被使用于。为强化进修框架中的赏罚项通过将观测变量的误差定义，作是一种延迟奖励问题形态估量问题能够被看。

　　万年进化出的感知、认知与时空位置相关的智能PNT也是地球上的物质、能量和消息颠末亿,能或时空智能称为PNT智。为顺应情况保存而智能是生命体,出来的趋利避害行为能力的总和通过一代代承继、演进而进化,天然智能可称为。

　　如例，感应到紫外线频段的偏振光戈壁箭蚁的复眼能灵敏地。中会构成少量偏振光光在大气的传布过程，有空间分布的不变性且偏振光波的分布具，画在天空中的罗盘这些偏振光就像是。复眼上箭蚁的，门担任探测偏振光有一部门小眼专。

　　科技前沿、行业成长动态、跨界融合趋向《慧六合》公家号聚焦国表里时空消息，焦点合作力发觉企业，理消息文化传布测绘地，日常进修、考研就业一站式办事为时空消息类相关专业学子供给，用精准对接的平台制造政产学研金服。

　　境中人类认识机械人导航文献[66]面向室内环，局部规划器的神经收集策略提出了一个系统来锻炼针对。

　　展起来的PNT前沿研究标的目的智能PNT手艺是近几年发，NT智能和PNT脑认知机理的揭示跟着人工智能的高潮兴起、生物P，一个需乞降研究热点智能PNT也成了。

　　此因，物质、能量和消息的特征地球生命体和人类社会的，宏观标准大到宇宙，子微观标准都能够在时空域内表达小到生物细胞和微生物介观及原。

　　个劣势相连系的深度强化进修的智能PNT手艺将深度进修感知能力强和强化进修决策能力强两，边进修从而获得更优的导航策略能够让导航主体与情况边交互，问题的次要方式是处理无图导航。

　　如例，能为智能体供给厘米级高精度定位基于斗极地基加强的RTK办事，现去核心化的及时精准高精度定位[73]因而斗极高精度定位能使群体智能系统统实。

　　害的行为能力即智能生命体这种趋利避，称为天然智能这种智能可。体顺应情况迁徙和变化的保存能力天然智能的进化持续推进了生命，繁多、种群由初级向高级演进使生命体朝着由品种单一贯，球生命树构成了地，高级智能的人类最初进化出具有，1所示如图 。

　　T感知智能中自动式PN，信号的波对距离和方位感知动物本身器官功能发出带，方针进行判断对目标地或。如例，的超声波发生器海豚有很是复杂，肌肉包裹的鼻腔先用气流冲击由，端的“声唇”发生超声波通过振动鼻腔组织及末，块雷同声波透镜的脂肪组织)这些波穿过额隆(头骨前部一，锥形声束被汇聚成，前方射向。

　　18年20，验证“网格细胞支撑基于矢量的导航”这一理论[29]谷歌的DeepMind团队测验考试操纵人工智能算法来。

　　源持久演进出来的感知认知与时空位置相关的智能PNT智能立即空智能是天然界生命体寻找保存资，型智能融合互动与生命体其他类，作为决策根据和行为参数以精准的时空位置判断，利避害的决策和调控间接参与生命体趋，命体的保存既维护生，命体的进化又推进生。

　　的路径规划方面在多个机械人，群的聪慧和天然的顺应性群体智能算法由于其集，中智能体的路径规划普遍地使用于集群。安排系统可以或许接入各品种型的机械人同机会器人规模化集群功课不只要求，下完成功课安排在同一的情况，的智能化安排算法还需要多机械人，、距离最短、效率最高的安排找到全局无碰撞、时间最短。

　　的数理逻辑智能颠末两千多年传承和成长以古希腊几位出名哲学家和数学家为代表，纪中叶起头的消息时代和此刻起头的智能时代先后鞭策了从农业时代到工业时代再到20世，次伟大科学手艺革命人类文明前进的4，科学的灿烂成长培养了人类天然。

　　预测等方面的冲破也将推进PNT手艺的成长人工智能手艺在信号处置、图像感知、行为。型”PNT手艺保守“几何算法，丈量模子获得空间几何消息通过丈量传感器以及切确的，动为主的计较思绪是一种以模子驱。

　　物质与能量感化变化中的消息只要生命体才能感知情况中，身保存的利弊来判断对自，谢与情况互换物质和能量自主决策并通过新陈代，变化更新自我以顺应情况，界情况来改善保存空间以至局部调控和改变外。

　　认知物质、能量、消息及其与时空位置关系的东西方式和配备系统这些PNT手艺是人类持久操纵天然信号以及人工信号来感知并，空探测供给时空位置办事的根本设备阶段当前已成长到建立全球性以至为将来太。

　　是智能PNT的计谋制高点、冲破点(3) 脑认知的量子PNT手艺也。确度和不变度更高的原子钟细密量子丈量手艺将供给精，量子陀螺、加快度计和重力梯度仪[80]等基于对原子的量子调控手艺将供给超高精度的，地丈量和资本勘察供给变化性手艺配备它们为长航时自主导航、海洋和空间大。

　　深远太空的时空系统时空位置定位理论和方式研究(5) 持续成长中子星X射线信号的卫星领受和。究和优于10 m分辩率的地球磁场重力场婚配定位研究支撑同时探测地球磁场和重力场精细布局的卫星群方案研。

　　机视觉深度融合布景下在天然言语处置和计较，更进一步的摸索视觉导航获得了，觉对话导航等新型导航使命呈现了视觉言语导航和视。

　　论文《计较机械和智能》中提出的出名“图灵测试”：若是一台机械可以或许与人展开对话(通过电传设备)人工智能的定义最早出自计较机科学理论奠定人图灵(Alan Mathison Turing)在，认为它也是人而且会被人误，器就具有智能那么这台机。t A.Simon)认为：人类智能的根本是学问推理代表人工智能第一代的符号派的司马贺(Herber，元素是符号学问根基，作可实现学问的推理机械上对符号的操，器智能即为机。将其定义为“让机械做本需要人的智能才可以或许做到的工作的一门科学”另一位人工智能之父马文·明斯基(Marvin Minsky)则。

　　据进行更好地特征提取和婚配而人工智能算法能对视觉数，、有益于场景持久婚配的特征以端到端的体例提取不变的，下的视觉导航[43]实现受干扰或遮挡情况。间接估量位姿的视觉惯性里程计文献[44]提出了以深度进修。

　　建图是当前语义地图建立的研究热点利用深度进修手艺融合SLAM的。语义建模和物体级语义建模按照处置体例分为像素级。朋分算法对图像的像素进行判断像素级语义建模是指利用图像，射到3D点云中建立语义地图并将提取到的像素语义消息映。

　　至方针对象必然距离内若是智能体能自主达到，识别与确认并被成功，导航成功则认为。方针导航的局域化区域方针导航使，一个指定的房间即智能体导航到，厨房[54]例如卧室或者。

　　人类来说即便对，一个没有上下文消息的迷宫中容易得多在一个有布局的室内情况中导航也比在，摆放常识等将有助于导航这表白衡宇结构、物品。如例，有分歧的布局室内情况凡是，能区域和结构如衡宇的功。

　　曾经有些成熟方式了群体智能从算法上说，算法和非仿生算法目上次要有仿生，为算法和仿生过程算法而仿生方式分为仿生行，优化算法和粒子群优化算法等常见的仿生行为算法包罗蚁群，免疫算法和进化算法[69]常见的仿生过程算法包罗人工。

　　调优的敏感性并供给稳健的摸索策略为了降低深度强化进修方式对超参数，散和持续的动作空间深度强化进修算法相连系的方式文献[70]提出一种将进化算法中的遗传算法与离，境下的水下无人潜航器的导航使命中获得验证在室内轮式机械人的避障导航使命以及海浪环。

　　PNT智能的细胞位置和功能科学家不断在摸索大脑担任，动物和人类构成地舆回忆与实景婚配猜测可能有一个庞大的网格系统协助，的感知认知实现二维矢量导航并在目生情况下通过距离方位。e)1971年通过对目生封锁情况下的老鼠行为试验英国UCL神经科学家奥基夫(John Okeef，管位置回忆的位置细胞[14]发觉了位于其大脑海马区的专，3所示如图 。

　　性构架目标是处理全球懦弱性问题我国提出的分析PNT系统和其弹，空、网多域的时空位置办事问题进一步还可处理陆、海、天、。化的时空位相信息办事根本设备此后成长标的目的该当是成为智能。

　　只是神经中枢大脑的功能研究认为认知智能不纯真，些生物机体上是成立在一，作和感情密不成分与感知、行为动，一路完成认知的即大脑和身体是，身认知称为具。动物顺应情况变化具身智能本来是指，年进化经亿万，体器官的形态和功能其身体感知和行为肢，下的身体发育形态和行为已内化为该动物基因调控。人工智能研究中的新概念而近几年具身智能又是。

　　机械人位姿估量使命中在采用惯性传感器进行，噪声参数不克不及无检校间接获得的问题文献[41]针对传感器零偏以及，习并批改取得较好低噪声估量成果操纵最接近观测时的数据进行学。

　　生命体中普遍具有的时空智能PNT智能作为一种天然界，将成为天然智能研究的新热点其很多感知机理和认知模式，使用场景的火急需求不只满足各类现实，远极限场景、病院和餐厅等动态妨碍物稠密场景如深空探测、深海未知区域、戈壁和丛林等边，T智能办事模式供给新的PN，感知器件和算法研究还将驱动智能情况，T手艺的认知冲破当前PN，建出相对应的理论模子和手艺实现路线摸索挖掘更多天然PNT智能机理并构。

　　侧来说从用户，感知模子实现PNT智能使用一般采用只收不发的终端被动，域甚至全球感知切确时空位相信息后即融合地基或天基通信在区域、广，需求的智能PNT使用在各行业范畴实现合适。

　　部最优到总体最优准绳(3) 生态演进从局。生物主体和与之对应的情况、资本分歧的天然生态系统中有着分歧的。知最大的天然生态系统地球生命圈是人类已，度复杂的天然生态系统配合构成由无数大小纷歧、形态万千、粒，合作又协同共生这些系统彼此，地舆情况资本持续互动与空气、水域、地盘等，观和群体粒度上的局部最优通过个别或群体生态在微，在宏观粒度上的总体最优出现出地球多样性生态。

　　接近背部一侧的边缘区域这些小眼凡是位于复眼，他小眼有着较着差别其颜色和外形与其，组或者3组垂直的微绒毛在这些小眼上还陈列着两，素颗粒协助捕获到了偏振光恰是这些微绒毛上的视色，们进行导航进而协助它。

　　师讲授立异大赛在姑苏科技大学举办（附获奖名单全国高档学校测绘类专业青年教师讲课竞赛·教）

　　针、天文、惯性等导航手艺典范PNT手艺包罗指南，形和影像等婚配导航手艺也包罗磁场、重力场、地。手艺的成长跟着现代，学手艺等定位导航体例还包罗无线电手艺、光。导航、激光雷达和红外线跟踪导航定位等手艺如自动式雷达定位导航、被动式罗兰C双曲线。

　　好比又，授时精度达到了纳秒级[74-75]斗极卫星导航系统供给的高精度时间，能体之间供给时间同步办事而且起到时间戳触发感化因而斗极高精度授时办事能为群体智能体中的多个智，的传感器数据之间的干扰无效地避免多个智能体，能协同能力提高群体智。

　　的布局学问有了如许，无效地摸索情况智能体能够更，不相关的位置避免被困在。常是在客堂里的就仿佛沙发通，时间在厨房里找沙发智能体不应当花太多。在于人们的糊口空间中这些常识遍及性地存，效提高PNT智能的泛化能力将其引入到机械进修中将有。

　　体例的开导受沙蚁导航，将其使用于室外机械人的自主导航法国团队开辟了一款天体罗盘并，围内挪动机械人的航向角它能够计较出紫外线范，的环境下也能弥补惯性传感器的漂移[38]使得机械人即便在GNSS或者磁强计失效。

　　动物与外界转换物质、能量和消息的过程但现代更多的研究也认为：光合感化是，食物链最根本的能力是动动物生命延续的，然智能的根本因此也是自。成新物质的自养型动物叶绿体通过光合感化生，传送信号和处置信号对肢体进行协同调控无须进化出很耗资本的大脑神经系统来。

　　过叶绿素但动物通，、水和来自土壤的养分操纵太阳光、二氧化碳，酯类和卵白质制造出淀粉、，物质能量且耗能很低的道理还释放氧气等生命体所需的，全研究清晰至今仍未完，究成功若研，倾覆性伟大发觉将是划时代的。

　　和恒星每天东升西落的循环往复和冬夏两季太阳南归北回的常年观测堆集行走迁移和宜居地选择培养了他们更强的PNT认知能力：对太阳、月亮，们日夜交替催生了他，月、季、年的周年轮回的时间概念时、刻、分、秒的周日轮转和日、;的周日和周年的轮回中发觉了在日月星辰视角，角若何变化方位与高度，天穹统一位置而不动的北极星几乎老是固定于;平圈和北极星为准来表述日月星辰的呈现这些现象催使人类发生了以本地天顶、地，割可视天球的地平坐标系的笼统概念时间与视线方位和高度角来分区划。

　　的阳光以至月光构成的大气偏振光、热辐射、气息等开展时空位置感知认知(2) 生物时空智能不只能操纵天然信号如地磁场、重力场、大气散射后，波、电磁波自动感知指导追索方针并且也能发生能定向聚能的超声，域发送聚能的PNT信号如按照用户需求向局部区。此因，关是将来智能PNT的建立的手艺制高点、冲破点开展天然信号和生物PNT智能根本研究和手艺攻，根本设备所必需具备的也是走向融合的PNT。

　　经南(1943—)第一作者简介：刘，男，授教，程院院士中国工，地丈量方式与数据处置次要研究标的目的为卫星大，卫星导航方式、数据处置与使用/span>

　　天然智能感知模式一是探知PNT，认知智能两个方面包罗PNT感知、。如例，觉感知距离和方位等能力和机理的探知对虫豸、哺乳类动物、食腐鸟类的嗅;随太阳方位变化来确定飞翔标的目的和时间的机理虫豸和鸟类操纵大气散射的太阳偏振光偏振轴。天然界PNT感知的新型信号来历这些都是当前科学家勤奋寻求的。

　　T生物智能付与人本身、机械和情况泛在测绘和定位导航授时可将PN，强PNT智能劣势让其具有或者增，共办事的根本设备、赋能行业使用3类即有加强人本身PNT智能、赋能公。

　　仿生导航、类脑导航和多类人工智能家数理论方式于一体处理无图或目生情况中的人类感知机械人导航需要融合，言智能与PNT智能方式于一路还需要融合交换智能甚至人类语，实现具身智能自主进化的导航模式才能实现接近人类思维模式和可能，活跃、最富挑战性和最为需求兴旺的研究成长标的目的该当是当前智能PNT手艺研究最为前沿和最为。

　　动感知的PNT手艺操纵自动感知或被，能像蜂群、蚁群、鸟群一样开展群体协同规模化挪动智能机械群体或智能微尘等，合完成某项使命分工、互补、配，能型PNT属群体智。术在群体智能中充任着主要感化以斗极为代表的PNT智能技。

　　感知智能(1) 。性质以及与本人的时空位置关系次要发觉或探测方针物体的利弊，动感知有被，味觉、热、磁和电磁波等感知智能如包罗视觉、听觉、嗅觉、触觉、;动感知还有主,等探测方针和本身时空位置的感知智能即自主发射次声波、超声波、电磁波。

　　理开辟了一种新型类视网膜视觉传感器香港理工大学仿照人类视网膜工作原，9 dB范畴的光线可以或许无效感知19，体供给强大的终端感知能力[40]能为弱光、雨雪等前提下运转的智能。

　　的消息源上从PNT，的PNT智能的机理进修阐发生物所具备，号的机理工程化后可将其操纵天然信，机械赋给。操纵的机遇信号按照获取的可，息、偏振光信号、可见光信号、声信号和化学成分的气息信号等可将实现PNT智能的信号源分为电信号、磁场信号、重力场信。

　　叶成长起来的全球性、全天候、全天时无线电导航手艺而GNSS/斗极卫星导航定位系统是20世纪后半，置一体化办事的新型消息化根本设备当前曾经成为人类不成或缺的时空位。

　　提高稳健性二是为了，具体场景和载体人们往往针对，、观测和先验前提添加大量的束缚，精细化使模子。影响模子的泛化性但如许一来又会。间接迁徙泛化到四足机械人定位上好比车载组合定位的模子就不克不及。

　　组织试验中在时序的，在特按时辰被激活海马区的时间细胞，织的序列勾当并构成自组，事务时间布局表征供给了雷同地图的，编码框架的形式获得支撑[28]时间消息的暗示也以速度和时序。

　　：接管外界消息并感知其变化的能力动物界天然智能的特征能够归纳综合为;时空位置特征及由此而生的自进修能力回忆该变化的物理、化学、生物性质和;杂情景的趋利避害持久持续对外界复，恶等情感的能力构成爱好和厌;和经验的根本上在进修、回忆，理思虑和决策的能力认知构成如人类推;境的变化跟着环，、自修复、完美自我具有自顺应、自组织，情况形态的行为能力甚至调控周边局部;实施调控步履全过程的低耗能特点从感知世界、认知世界到决策和。

　　航使命中点方针导，机的起始位置和标的目的智能体被初始化为随，航到方针位置然后本人能导，位置的坐标暗示[52]方针位置由其相对于起始。

　　、功耗低、抗干扰能力强等劣势仿生导航具有成本低、体积小，复杂情况下的自主智能导航适合如海洋、戈壁和森林等。

　　计较节制器、可穿戴设备、空间极端情况感知设备等实现融合立异如：自动或被动式PNT智能感知器件、认知算法、响应地与边缘，智能全球使用成长机缘这些将带来庞大的时空。冲破保守丈量测绘方式PNT智能算法也将，然智能方式与人工智能方式深度融合将感知、决策、规划、步履等分析自，人类办事。

　　NT智能研究模式二是仿生和类脑P，究、认知算法研究和类脑PNT智能研究3个方面包罗对动物个别和群体PNT智能感知器官仿生研。知、规划和节制出现等PNT智能及其在智能PNT手艺中的使用仿生算法中有仿照生物的群体合作模式而实现分布式群体的协同感。解、推理和交互等PNT功能而人脑具有进修、建模、理，实现类脑PNT智能通过人工智能手艺，类似的导航功能[30]使机械具备雷同人类大脑。

　　理同，晚期人猿科动物迁移性动物包罗，的保存资本而进化出各有特色的PNT能力为在跨区域情况中寻找最无益于本身需求，或称时空智能)即PNT智能(，、寻食或繁衍以顺应迁移。这类动物种群的大脑进化和群体智能的演进而交换智能与时空智能的连系配合推进了。

　　工智能体也能够在复杂情况下有工作感知和类肢体器官的人，研发的深度进化强化进修方式操纵斯坦福大学李飞飞传授，和本人试探后经多次锻炼，出顺应情况变化的肢体器官和功能[11]随情况变化而实现智能进化以至“发展”。

　　天象的持久变化和纪律认知前进恰是这些经年和代际察看时空，学思维和因果时间关系思维人类进化出笼统思维、数，的高级智能：数理逻辑智能[17]使智人进化出区别于其他人类和动物。

　　为调控智能(6) 行。来针对本身或外界的行为调控即趋利避害以利保存和成长。无意识调控、群体协同调控智能等包罗无认识调控(如免疫反映)、。

　　传感器都是对生物的视觉、活动感知和声波感知的相关器官与能力的仿照仿生导航传感器手艺并不是新颖范畴——相机、惯性导航单位和声呐等。

　　ring test)来进修若何评估并量化类人导航与人类行为类似的程度文献[68]提出一种新鲜的导航图灵测试(navigation tu。

　　 intelligence天然智能(natural,出来的改变天然界的能力NI)是地球天然界进化。、能量互相感化即天然界的物质，升级演化，和能量前提鞭策下直到在必然的物质，体后所发生的顺应情况的能力进化出有新陈代谢功能的生命。

　　时同，的东方在地球，国以奇特的时空思维观农业文明先辈的古代中，出了“观乎天文在《周易》中提，时变以察;人文观乎，天人合一的天然观和人文观以化成全国”的交换融通、。话语系统以当今的，建立“人与天然生命配合体”就是以人与天然的协调为方针;方针建立“人类命运配合体”以人类共融共享和公允公道为。疑无，成长模式贡献的艰深思虑和最新聪慧这是当今中国对人类社会前进和将来。

　　的合作赋性开导受人群导航时，多智能体合作导航也成为研究抢手人行道、走廊和广场等场景中的。

　　中具有天然智能最省资本与能量的特征智能化久远方针是能在分歧时空域情况;变化、能有预警情况灾祸能自顺应多域转换的情况，入侵的趋利避害能力以及防护和免疫外界;况下有自修复能力在预设或可预估情;办事根本设备作为时空位置，间和多个独建功能体之间本身与通导遥子系统之，体协同智能该当具有群，类根本设备系统之间并与其他通信、遥感，性最优的协同智能也该当具有全局。

　　T感知智能中被动式PN，离和方位及时间进行感知动物操纵天然信号对距，目标地进行判断以及对方针或。

　　、对象方针导航和区域方针导航方针驱动导航包罗点方针导航。形式给出[51]方针往往是由图像，也被称为视觉导航因而这一类导航。

　　决了斗极/GNSS懦弱性问题中国分析PNT[78]次要解，智能早做根本研究并开展进修和仿照其智能化成长还该当对生物PNT，和类脑PNT智能手艺向类生物PNT智能，术融合道路成长以及人工智能技。

　　动物应对情况变化由于根植地下的，对的外界情况变化迟缓得多相对动物需要每时每刻应，水分、养分相关的变化只要与气候、阳光、，约资本的准绳依天然智能节，激素可当场感知变化与做出反映调控其全身细胞通细致胞液的消息素或，的具身智能[9]是一种更省资本。